05GHz、10.55GHz、11.05GHz，通過(guò)第一混頻器112混頻后，能夠?qū)?br>8.45GHz ± 500MHz 搬移到 18GHz ?19GHz、18.5GHz ?19.5GHz、19GHz ?20GHz，實(shí)現(xiàn)一級(jí) Ka
頻段信號(hào)輸出。
[0029]具體地，X頻段輸入信號(hào)經(jīng)濾波器、衰減器和放大器處理后，在第一混頻器與一級(jí)本振的三個(gè)點(diǎn)頻混頻，控制器根據(jù)網(wǎng)絡(luò)配置指令對(duì)一級(jí)本振的本振點(diǎn)頻、第二選控開(kāi)關(guān)和第三選控開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)一級(jí)變頻單元的混頻與濾波功能?；祛l后的信號(hào)再經(jīng)放大、濾波、可調(diào)衰減后進(jìn)入分路器。分路器實(shí)現(xiàn)的一路輸出18GHz?20GHz的Ka頻段射頻信號(hào)(即Ka頻段I信號(hào))，另一路通過(guò)第一選控開(kāi)關(guān)接入到二級(jí)變頻單元120中。
[0030]第四處理模塊121對(duì)第一選控開(kāi)關(guān)接入的信號(hào)進(jìn)行放大處理后與具有7GHz和7.5GHz的二級(jí)本振進(jìn)行混頻，然后將混頻后的信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波、放大、衰減后輸出25GHz?27.5GHz的Ka頻段2信號(hào)。
[0031]另外，本實(shí)用新型在第一處理模塊、第一混頻器、第二處理模塊、第一選控開(kāi)關(guān)的前端(即每個(gè)模塊的輸入端)分別設(shè)置有隔離器。
[0032]為了進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型提供的X-Ka頻段上變頻器，下面結(jié)合圖3和圖4以示例的方式對(duì)X-Ka頻段上變頻器作更為詳細(xì)的說(shuō)明。
[0033]其中，本實(shí)用新型使得鏡像抑制、帶外抑制、噪聲系數(shù)、輸入/輸出駐波比、Idb壓縮點(diǎn)、群延時(shí)、幅度平坦度、本振相位噪聲以及可靠性等主要技術(shù)指標(biāo)滿足對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面接收系統(tǒng)上行鏈路的設(shè)計(jì)要求。
[0034]本實(shí)用新型的主要的技術(shù)指標(biāo)如下:輸入頻率:7.95GHz?8.95GHz ;輸出頻率:18GHz?20GHz，25GHz?27.5GHz ;增益可控范圍:0?20dB，IdB步進(jìn)；鏡像抑制彡60dBc ；帶外抑制彡50dBc ;噪聲系數(shù)< 16dB ;輸入/輸出駐波比:1.5:1 ;ldB壓縮點(diǎn)彡+5dBm ;群時(shí)延:2ns(峰-峰值)；幅度平坦度< 2dB(輸出頻段內(nèi))；本振源相位噪聲< _70dBc/HzilOOHz 或者彡-85dBc/HzilKHz 或者彡-95dBc/HzilOKHz 或者彡-105dBc/Hzil00KHz 或者彡-115dBc/HzilMHzo
[0035]根據(jù)對(duì)上述技術(shù)指標(biāo)的分析和功能分配，由于本實(shí)用新型提供的X-Ka頻段上變頻器具備多種頻段的Ka信號(hào)輸出，因此，在架構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)考慮到功耗及實(shí)際使用的需求，高頻段的Ka鏈路可以通過(guò)控制器遠(yuǎn)程控制來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備電源的開(kāi)啟/關(guān)閉，而信號(hào)輸出采用開(kāi)關(guān)進(jìn)行控制。具體地，圖3示出了根據(jù)本實(shí)用新型實(shí)施例的X-Ka頻段上變頻器的電路結(jié)構(gòu)。
[0036]如圖3所示，本實(shí)用新型提供的X-Ka頻段上變頻器，能夠?qū)頻段信號(hào)通過(guò)兩級(jí)變頻結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)Ka雙頻段輸出。其中，一級(jí)變頻結(jié)構(gòu)(即上述一級(jí)變頻單元110)輸出18GHz?20GHz的Ka頻段射頻信號(hào)，二級(jí)變頻結(jié)構(gòu)(即上述二級(jí)變頻單元120)輸出25GHz?27.5GHz的Ka頻段射頻信號(hào)。
[0037]具體地，一級(jí)變頻結(jié)構(gòu)將輸入的X頻段的信號(hào)經(jīng)隔離器隔離、濾波器濾波、衰減器衰減、放大器放大后與Ka頻段的本振信號(hào)進(jìn)行混頻，然后再將混頻后的信號(hào)經(jīng)放大、衰減、濾波后輸出。
[0038]其中，在一級(jí)變頻結(jié)構(gòu)中，輸入的X頻段的信號(hào)頻率為8.45GHz 土 500MHz，將8.45GHz±500MHz的信號(hào)施加12.3V電壓，經(jīng)隔離器、濾波器、衰減器、放大器處理后與Ka頻段的一級(jí)本振進(jìn)行混頻。其中，一級(jí)本振為10.05GHz、10.55GHz、11.05GHz三個(gè)本振點(diǎn)頻。通過(guò)混頻能夠?qū)?8.45GHz±500MHz 搬移到 18GHz ?19GHz、18.5GHz ?19.5GHz、19GHz ?20GHz，然后再由控制器通過(guò)對(duì)選控開(kāi)關(guān)的控制對(duì)混頻后的18GHz?19GHz、18.5GHz?19.5GHz、19GHz?20GHz三個(gè)頻率范圍的信號(hào)進(jìn)行選擇，再經(jīng)放大、可調(diào)衰減、濾波后進(jìn)入分路器，從而實(shí)現(xiàn)18GHz?20GHz的Ka頻段射頻信號(hào)輸出。其中，分路器的一路18GHz?20GHz的Ka頻段射頻信號(hào)將直接饋送到發(fā)送天線發(fā)往接收端，而分路器分出的另一路18GHz?20GHz的Ka頻段射頻信號(hào)將作為二級(jí)變頻單元的輸入端。
[0039]具體地，經(jīng)分路器分出的另一路18GHz?20GHz的Ka頻段射頻信號(hào)經(jīng)選控開(kāi)關(guān)接入并進(jìn)行處理，處理后的信號(hào)與Ka頻段的二級(jí)本振(二級(jí)本振頻點(diǎn)為7GHz和7.5GHz)進(jìn)行混頻，混頻后的信號(hào)再經(jīng)濾波、放大、衰減后輸出25GHz?27.5GHz的Ka頻段射頻信號(hào)。
[0040]如圖3所示，輸入端隔離器能夠確保良好的輸入駐波，輸出駐波由電路間的良好匹配及精心調(diào)試保證。預(yù)選帶通濾波器濾除帶外無(wú)關(guān)干擾，并確保鏡頻抑制指標(biāo)，同時(shí)濾除本振的返向泄露。該濾波器對(duì)本振頻率有75dBc以上的抑制，再加上混頻器本身的35dBc抑制，2級(jí)隔離器的共50dBc的返向隔離，輸入端口的本振泄露可以保證在-SOdBm以下。輸入前端置一個(gè)數(shù)控衰減器，在大信號(hào)輸入時(shí)將衰減器置于衰減狀態(tài)，避免放大器及混頻器飽和，確保整機(jī)輸入動(dòng)態(tài)范圍。放大器選擇高增益、高三階、低噪聲系數(shù)的放大器，且在應(yīng)用頻段有良好的平坦度指標(biāo)。
[0041]混頻器前端置隔離器，對(duì)混頻器的駐波做一定改善，匹配作用，保證帶內(nèi)平坦度等指標(biāo)。混頻器選擇雙平衡混頻器，對(duì)偶次組合頻率具有較好的抑制，且在應(yīng)用頻帶范圍內(nèi)都能有很好的特性。同時(shí)鏈路所選的其它器件在相應(yīng)頻段上有良好的平坦度指標(biāo)，另外通過(guò)精心的調(diào)試，帶內(nèi)平坦度的指標(biāo)可以得到保證。混頻通過(guò)3個(gè)點(diǎn)頻本振將8.45GHz±500MHz搬移到18GHz?19GHz、18.5GHz?19.5GHz和19GHz?20GHz頻帶范圍內(nèi)。經(jīng)計(jì)算，7階以內(nèi)組合雜散無(wú)落在帶內(nèi)。雜散抑制可保證在60dBc以上。
[0042]25GHz?27.5GHz變頻啟用時(shí)，其通過(guò)遠(yuǎn)控先啟動(dòng)其總電源，再將射頻輸入端的開(kāi)關(guān)打開(kāi)，本振啟動(dòng)。該變頻采用低本振7GHz或者7.5GHz，用戶可根據(jù)使用需要自行設(shè)置。
[0043]由于變頻信道主要由放大器、混頻器和濾波器等組成。放大器和混頻器對(duì)變頻信道的群時(shí)延影響較小，通常為幾十ps (Picosecond，一兆分之一秒)量級(jí)。變頻信道的群時(shí)延特性主要由信道中的濾波器決定。濾波器的群時(shí)延特性主要和其階數(shù)、通帶和阻帶過(guò)渡處的衰減變化有很大關(guān)系。通常濾波器的帶寬越大，群時(shí)延特性越好，而考慮到帶外抑制的要求，帶寬又不能太寬，因此在濾波器的設(shè)計(jì)時(shí)需根據(jù)信號(hào)群的時(shí)延特性合理設(shè)計(jì)，在此不再贅述。
[0044]由于射頻濾波器設(shè)計(jì)要求帶內(nèi)群時(shí)延波動(dòng)< 0.5ns，24小時(shí)絕對(duì)時(shí)延變化< 1ns，從仿真結(jié)果來(lái)看，該濾波器帶內(nèi)群時(shí)延波動(dòng)為lns-0.7ns = 0.3ns，因而符合設(shè)計(jì)要求。
[0045]中頻濾波器要求1000MHz帶內(nèi)群時(shí)延波動(dòng)彡0.8ns，24小時(shí)絕對(duì)時(shí)延變化彡Ins。經(jīng)仿真，該中頻濾波器帶內(nèi)群時(shí)延波動(dòng)為3.1ns-2.8ns = 0.3ns。該變頻信道中有I級(jí)射頻濾波器和2級(jí)中頻濾波器，那么整個(gè)信道的群時(shí)延波動(dòng)要優(yōu)于0.3ns+0.33nsX2 = 0.9ns。
[0046]通過(guò)對(duì)圖3所示的電路結(jié)構(gòu)的仿真結(jié)果的分析可知，增益、輸出P-ldB、噪聲系數(shù)等技術(shù)指標(biāo)均滿足對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星數(shù)據(jù)地面接收系統(tǒng)上行鏈路的設(shè)計(jì)要求。
[0047]由于本實(shí)用新型的X-Ka上變頻器提供兩級(jí)本振信號(hào)。其中，一級(jí)本振為10.05GHz、10.55GHz、11.05GHz三個(gè)本振點(diǎn)頻，二級(jí)本振為7GHz、7.5GHz，其都采用鎖相環(huán)方式實(shí)現(xiàn)。為了說(shuō)明本實(shí)用新型的X-Ka上變頻器的兩級(jí)本振信號(hào)，圖4和圖5分別示出了根